DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2024.10(41).2.47-54
Assessment of the Magnitude and Nature of Wear of Sprockets of Chain Drives of Agricultural Machines
About the Authors
Andrii Gypka, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine, e-mail: Gypkab@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-7565-5664
Viktor Aulin, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: AulinVV@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-2737-120X
Аnn Tson, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine, e-mail: tson_oleg_@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-8561-8023
Valeriy Buhovets, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine, ORCID ID: 0000-0003-2216-8923
Tetyana Pyndus, Assistent, Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-7269-1467
Abstract
The article investigates the wear process of sprockets of chain drives of beet harvesters, in particular the mechanism for digging and cleaning beets. It was found that the main cause of intensive wear of sprockets is the influence of abrasive particles contained in the soil and plant residues. This leads to a change in the geometry of the sprocket teeth, disruption of interaction with the chain and, accordingly, a decrease in the operational resource of the transmission.
Based on experimental studies, an analysis of the statistical characteristics of the wear process was carried out, the average wear rate, the range of oscillations and the coefficient of variation were determined. To describe the wear patterns, the Weibull-Gnedenko distribution was used, which allows predicting the durability of sprockets depending on the operating conditions. In particular, it was found that the average service life of sprockets before reaching the limit of wear is about 1200–1500 engine hours, however, a significant coefficient of variation indicates uneven wear in different operating conditions.
The influence of materials and processing methods on the wear resistance of sprockets is considered. It was determined that the use of structural steels with hardened teeth significantly reduces the level of wear, and the use of special hardening technologies, such as vibration rolling, laser or plasma hardening, allows you to reduce the average wear rate by 40–60%. Measures to reduce the impact of abrasive particles are also proposed, in particular, improving the lubrication system and using protective covers to minimize dust and soil from entering the working area of the chain transmission.
The results of the research confirm that a comprehensive approach to increasing the wear resistance of chain transmission sprockets allows you to significantly improve their operational characteristics. The use of developed resource prediction methods, optimization of materials and the introduction of the latest hardening technologies can increase the service life of sprockets by 3–4 times, which directly affects the reliability and durability of agricultural machinery.
Keywords
wear, abrasive particles, machine life, chain drives, sprockets
Full Text:
PDF
References
1. Aulin V. V. (2015). Tribophysical foundations of increasing the wear resistance of parts and working bodies of agricultural machinery: Dissertation of Dr. Tech. Sciences: 05.02.04. Khmelnytskyi, 360 p. [in Ukrainian]
2. Aulin V.V., & Bobrytskyi V.M. Do problemy vydiv ta pryrody znoshuvannia robochykh orhaniv mashyn, shcho pratsiuiut z hruntamy Materialy II naukovoi konferentsii «Aktualni problemy inzhenernoi mekhaniky», (Mykolaiv 22-24 zhovtnia 2012 r.) Mykolaiv: NUK. P. 88-89. [in Ukrainian]
3. Prasolov, E. Ya., Lapenko, T. G., & Bondarenko, O. Yu. (2014). Increasing the resistance of parts to wear of agricultural equipment engines. Scientific Progress & Innovations, (4), 95–101. https://doi.org/10.31210/visnyk2014.04.17[in Ukrainian]
4. Gevko R. B., Tkachenko I. G., Syniy S. V., etc. (1999). Directions for improving beet harvesting equipment. Lutsk: LDTU. 168 p. [in Ukrainian]
5. Denisenko M.I., Zazimko O.V., & Labunets V.F. (2016) Research of friction surfaces of working bodies of tillage agricultural machines. Problems of friction and wear.. No. 1 (70). P. 150-153. [in Ukrainian]
6. Dvoruk V. I., Borak K. V., & Buchko I. A. (2022) Destruction of Steel, by the Work-Hardened Speed Electrothermal Treatment at Wear by Friction of Skidding at the Non-Rigid Envisaged Abrasive // Journal of Friction and Wear, Vol. 43, No. 3, pp. 255–264 [in English]
7. Dvoruk V. I., Borak K. V., Buchko I. A., and N. A. & Kirienko N. A. (2022) Influence of Soil Type on Breaking of Low-Alloy Steels during Wear // Journal of Friction and Wear, Vol. 43, No. 6, pp. 383–390 [in English]
8. V.I. Dvoruk, M.V. Kindrachuk, & O.V. Gerasimova. (2006) Determination of the surface energy of metals during abrasive wear. Physics and Chemistry of Solids. Vol. 7, No. 3. P. 560 – 563. [in Ukrainian]
9. Vyshnevskyi O. A., & Davydov O. S. (2023) The influence of deformation and friction surface area on the wear process. Armament Systems and Military Equipment.. No. 2 (74). P. 68-71. [in Ukrainian]
10. Rogovskii I. L., Titova L. L., Trokhaniak V. I., Haponenko O. I., Ohiienko M. M., & Kulik V. P. (2020) Engineering management of tillage equipment with concave disk spring shanks. INMATEH. Agricultural Engineering.. Bucharest. Vol. 60. No. 1. P. 45−52. DOI: 10.35633/INMATEH-60-05. [in English]
11. Rogovsky I. L. (2020) Algorithmic determination of the periodicity of restoration of the working capacity of agricultural machines by the degree of their resource consumption. Machinery & Energetics. Journal of Rural Production Research. Kyiv. Ukraine. Vol. 11. No. 1. P. 155-162. DOI: 10.31548/machenergy.2020.01.155-162. [in Ukrainian]
12. Aulin, V. V., Liashuk, O. L., Hupka, A. B., Lysenko, S. V., Hrynkiv, A. V., Aulyn, V. V., & Hrynkyv, A. V. (2020). Fizychna model dlia vyiavlennia vplyvu masshtabnoho faktoru na trybolohichni protsesy v zoni kontaktu zrazkiv ta detalei. [in Ukrainian]
Citations
1. Аулін В. В. Трибофізичні основи підвищення зносостійкості деталей та робочих органів сільськогосподарської техніки : Дисертація д-ра техн. наук: 05.02.04. Хмельницький, 2015. 360 с.
2. Аулін В.В., Бобрицький В.М. До проблеми видів та природи зношування робочих органів машин, що працюють з грунтами Матеріали ІІ наукової конференції «Актуальні проблеми інженерної механіки», (Миколаїв 22-24 жовтня 2012 р.) Миколаїв: НУК. С. 88-89.
3. Прасолов Є. Я., Лапенко Т. Г., Бондаренко О. Ю. Підвищення стійкості деталей проти зношування двигунів сільськогосподарської техніки. Вісник Полтавської державної аграрної академії. 2014. № 4. С. 95–101.
4. Гевко Р. Б., Ткаченко І. Г., Синій С. В. та ін. Напрямки вдосконалення бурякозбиральної техніки. Луцьк: ЛДТУ, 1999. 168 с.
5. Денисенко М.І., Зазимко О.В., Лабунець В.Ф. Дослідження поверхонь тертя робочих органів грунтобробних сільськогосподарських машин. Проблеми тертя та зношування. 2016. № 1 (70). С. 150-153.
6. Dvoruk V. I., Borak K. V., Buchko I. A. Destruction of Steel, by the Work-Hardened Speed Electrothermal Treatment at Wear by Friction of Skidding at the Non-Rigid Envisaged Abrasive // Journal of Friction and Wear, 2022, Vol. 43, No. 3, pp. 255–264
7. Dvoruk V. I., Borak K. V., Buchko I. A., and N. A. Kirienko N. A. Influence of Soil Type on Breaking of Low-Alloy Steels during Wear // Journal of Friction and Wear, 2022, Vol. 43, No. 6, pp. 383–390
8. В.І. Дворук, М.В. Кіндрачук, О.В. Герасимова. Визначення поверхневої енергії металів при абразивному зношуванні. Фізика і хімія твердого тіла. 2006. Т.7, № 3. С. 560 – 563.
9. Вишневський О. А., Давидов О. С. Вплив деформації та площі поверхні тертя на процес зношування. Системи озброєння і військова техніка. 2023. № 2 (74). C. 68-71.
10. Rogovskii I. L., Titova L. L., Trokhaniak V. I., Haponenko O. I., Ohiienko M. M., Kulik V. P. Engineering management of tillage equipment with concave disk spring shanks. INMATEH. Agricultural Engineering. 2020. Bucharest. Vol. 60. No 1. P. 45−52. DOI: 10.35633/INMATEH-60-05.
11. Роговський І. Л. Алгоритмічність визначення періодичності відновлення працездатності сільськогосподарських машин за ступенем витрат їх ресурсу. Machinery & Energetics. Journal of Rural Production Research. Kyiv. Ukraine. 2020. Vol. 11. No 1. Р. 155-162. DOI: 10.31548/machenergy.2020.01.155-162.
12. Аулін, В. В., Ляшук, О. Л., Гупка, А. Б., Лисенко, С. В., Гриньків, А. В. Фізична модель для виявлення впливу масштабного фактору на трибологічні процеси в зоні контакту зразків та деталей. Кропивницький. 2020. ЦНТУ, С. 16-18.
Copyright (c) 2024 Andrii Gypka, Victor Aulin, Аnn Tson, Valeriy Buhovets, Tetyana Pyndus
Assessment of the Magnitude and Nature of Wear of Sprockets of Chain Drives of Agricultural Machines
About the Authors
Andrii Gypka, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine, e-mail: Gypkab@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-7565-5664
Viktor Aulin, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: AulinVV@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-2737-120X
Аnn Tson, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine, e-mail: tson_oleg_@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-8561-8023
Valeriy Buhovets, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine, ORCID ID: 0000-0003-2216-8923
Tetyana Pyndus, Assistent, Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-7269-1467
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Aulin V. V. (2015). Tribophysical foundations of increasing the wear resistance of parts and working bodies of agricultural machinery: Dissertation of Dr. Tech. Sciences: 05.02.04. Khmelnytskyi, 360 p. [in Ukrainian]
2. Aulin V.V., & Bobrytskyi V.M. Do problemy vydiv ta pryrody znoshuvannia robochykh orhaniv mashyn, shcho pratsiuiut z hruntamy Materialy II naukovoi konferentsii «Aktualni problemy inzhenernoi mekhaniky», (Mykolaiv 22-24 zhovtnia 2012 r.) Mykolaiv: NUK. P. 88-89. [in Ukrainian]
3. Prasolov, E. Ya., Lapenko, T. G., & Bondarenko, O. Yu. (2014). Increasing the resistance of parts to wear of agricultural equipment engines. Scientific Progress & Innovations, (4), 95–101. https://doi.org/10.31210/visnyk2014.04.17[in Ukrainian]
4. Gevko R. B., Tkachenko I. G., Syniy S. V., etc. (1999). Directions for improving beet harvesting equipment. Lutsk: LDTU. 168 p. [in Ukrainian]
5. Denisenko M.I., Zazimko O.V., & Labunets V.F. (2016) Research of friction surfaces of working bodies of tillage agricultural machines. Problems of friction and wear.. No. 1 (70). P. 150-153. [in Ukrainian]
6. Dvoruk V. I., Borak K. V., & Buchko I. A. (2022) Destruction of Steel, by the Work-Hardened Speed Electrothermal Treatment at Wear by Friction of Skidding at the Non-Rigid Envisaged Abrasive // Journal of Friction and Wear, Vol. 43, No. 3, pp. 255–264 [in English]
7. Dvoruk V. I., Borak K. V., Buchko I. A., and N. A. & Kirienko N. A. (2022) Influence of Soil Type on Breaking of Low-Alloy Steels during Wear // Journal of Friction and Wear, Vol. 43, No. 6, pp. 383–390 [in English]
8. V.I. Dvoruk, M.V. Kindrachuk, & O.V. Gerasimova. (2006) Determination of the surface energy of metals during abrasive wear. Physics and Chemistry of Solids. Vol. 7, No. 3. P. 560 – 563. [in Ukrainian]
9. Vyshnevskyi O. A., & Davydov O. S. (2023) The influence of deformation and friction surface area on the wear process. Armament Systems and Military Equipment.. No. 2 (74). P. 68-71. [in Ukrainian]
10. Rogovskii I. L., Titova L. L., Trokhaniak V. I., Haponenko O. I., Ohiienko M. M., & Kulik V. P. (2020) Engineering management of tillage equipment with concave disk spring shanks. INMATEH. Agricultural Engineering.. Bucharest. Vol. 60. No. 1. P. 45−52. DOI: 10.35633/INMATEH-60-05. [in English]
11. Rogovsky I. L. (2020) Algorithmic determination of the periodicity of restoration of the working capacity of agricultural machines by the degree of their resource consumption. Machinery & Energetics. Journal of Rural Production Research. Kyiv. Ukraine. Vol. 11. No. 1. P. 155-162. DOI: 10.31548/machenergy.2020.01.155-162. [in Ukrainian]
12. Aulin, V. V., Liashuk, O. L., Hupka, A. B., Lysenko, S. V., Hrynkiv, A. V., Aulyn, V. V., & Hrynkyv, A. V. (2020). Fizychna model dlia vyiavlennia vplyvu masshtabnoho faktoru na trybolohichni protsesy v zoni kontaktu zrazkiv ta detalei. [in Ukrainian]
Citations
1. Аулін В. В. Трибофізичні основи підвищення зносостійкості деталей та робочих органів сільськогосподарської техніки : Дисертація д-ра техн. наук: 05.02.04. Хмельницький, 2015. 360 с.
2. Аулін В.В., Бобрицький В.М. До проблеми видів та природи зношування робочих органів машин, що працюють з грунтами Матеріали ІІ наукової конференції «Актуальні проблеми інженерної механіки», (Миколаїв 22-24 жовтня 2012 р.) Миколаїв: НУК. С. 88-89.
3. Прасолов Є. Я., Лапенко Т. Г., Бондаренко О. Ю. Підвищення стійкості деталей проти зношування двигунів сільськогосподарської техніки. Вісник Полтавської державної аграрної академії. 2014. № 4. С. 95–101.
4. Гевко Р. Б., Ткаченко І. Г., Синій С. В. та ін. Напрямки вдосконалення бурякозбиральної техніки. Луцьк: ЛДТУ, 1999. 168 с.
5. Денисенко М.І., Зазимко О.В., Лабунець В.Ф. Дослідження поверхонь тертя робочих органів грунтобробних сільськогосподарських машин. Проблеми тертя та зношування. 2016. № 1 (70). С. 150-153.
6. Dvoruk V. I., Borak K. V., Buchko I. A. Destruction of Steel, by the Work-Hardened Speed Electrothermal Treatment at Wear by Friction of Skidding at the Non-Rigid Envisaged Abrasive // Journal of Friction and Wear, 2022, Vol. 43, No. 3, pp. 255–264
7. Dvoruk V. I., Borak K. V., Buchko I. A., and N. A. Kirienko N. A. Influence of Soil Type on Breaking of Low-Alloy Steels during Wear // Journal of Friction and Wear, 2022, Vol. 43, No. 6, pp. 383–390
8. В.І. Дворук, М.В. Кіндрачук, О.В. Герасимова. Визначення поверхневої енергії металів при абразивному зношуванні. Фізика і хімія твердого тіла. 2006. Т.7, № 3. С. 560 – 563.
9. Вишневський О. А., Давидов О. С. Вплив деформації та площі поверхні тертя на процес зношування. Системи озброєння і військова техніка. 2023. № 2 (74). C. 68-71.
10. Rogovskii I. L., Titova L. L., Trokhaniak V. I., Haponenko O. I., Ohiienko M. M., Kulik V. P. Engineering management of tillage equipment with concave disk spring shanks. INMATEH. Agricultural Engineering. 2020. Bucharest. Vol. 60. No 1. P. 45−52. DOI: 10.35633/INMATEH-60-05.
11. Роговський І. Л. Алгоритмічність визначення періодичності відновлення працездатності сільськогосподарських машин за ступенем витрат їх ресурсу. Machinery & Energetics. Journal of Rural Production Research. Kyiv. Ukraine. 2020. Vol. 11. No 1. Р. 155-162. DOI: 10.31548/machenergy.2020.01.155-162.
12. Аулін, В. В., Ляшук, О. Л., Гупка, А. Б., Лисенко, С. В., Гриньків, А. В. Фізична модель для виявлення впливу масштабного фактору на трибологічні процеси в зоні контакту зразків та деталей. Кропивницький. 2020. ЦНТУ, С. 16-18.